吴康福

摘要：在现代化技术没有发展以前，我国在长期的工业生产中所采用的很多机械设备都比较落后，其中就包括车床的使用，在经过一次又一次的工业改革之后，普通的车床已经不能适应时代发展的要求，需要做出改进，为此，要采取有效的方法来对现有的普通机床进行数控化改造，这是提高企业竞争力的必由之路。

关键词：普通车床;数控;生产

0  引言

普通机床被数控机床所代替，是工业产业自身技术升级和改造的要求，是市場经济条件下企业想要保持长久竞争力的必要手段。就目前而言，为了应对激烈的市场竞争，很多企业，尤其是中小企业需要进一步提高生产效率，普通机床的数控化改造之路是目前比较理想的、合理的选择，更是提升我国整体机床数控化发展和普及的有效路径。

1  普通车床数控化改造的意义

鉴于我国目前中小企业数量众多，他们在很多方面都不能和那些大型的企业集团相比，无论是资金实力还是发展规模，都还存在一定的局限性。因为很多中小型的企业还在使用普通机床进行生产，而为了提高生产效率和应对市场竞争，又不得不对普通机床进行改造，由此可见，我国目前普通机床的数控化改造的发展前景很广阔。而对普通车床进行数控化的改造无论是对于企业自身来说，还是对于整体的国家工业技术的进步来说，都是有着重要的意义的。

1.1 节省企业开支

数控机床和普通机床的价格相比，高的不是一点半点，这也是为什么很多中小企业没有使用数控机床的一个非常重要的原因。与购买数控机床相比，对普通机床进行技术改造的费用是要低很多的，一般可以节省60%左右的费用，尤其是那些大型的以及特殊的一些机床设备，在价格差异上就更为明显。一般情况下，大型普通机床进行数控化改造只需要花费新的数控机床价格的1/3，也就是说如果要对普通机床的结构做出符合数控化要求的改造，只需要花费新的数控机床的价钱的60%的比例即可，并且还可以利用现有的地基，减少浪费问题。

1.2 性能更加稳定可靠

因为数控机床在生产各种零件时，采用的是高科技技术设定各种生产程序，所以，和普通的机床相比，所生产出来的零件不仅档次会更高，而且质量也要高出很多，成本也会更低，不会因为压力变形而影响产品的精度。在加工时，一般只需要更改数控程序就可以，由于数控化机床的自动化程度比较高，也可以大大减轻生产人员的劳动强度。

1.3 提高生产效率

对普通机床进行改造的目的，一个不可忽视的原因就是要提高生产效率，在对普通机床进行数控化改造之后，零件加工等各种机械加工基本上可以实现自动化、电子化，在效率上要比普通机床的生产效率要提高3-5倍，对于复杂零件的加工，难度也会大大降低，这就会缩短生产准备周期，大大节省生产准备的时间，相应的也就提高了生产效率和降低了生产成本，而且作为工作人员来说，可以减少人员的使用，但相应的会对工作人员的技术水平要求更高。

2  普通车床的数控化改造方案

就我国目前的状况来看，在很多企业中都有普通机床的存在，如果完全用数控机床来替代普通机床，不仅会加大企业的经济负担，而且也会产生大量的浪费，为此，目前最佳的办法就是对企业现有的普通机床进行数控化的改造，在减少企业负担和经营成本的同时，也可以使企业的机床技术升级，帮助企业进行工业的升级改造，降低生产成本和提高生产效率，增强企业的产品竞争力和市场竞争力，更好的应对来自于国内和国际的市场变化。

2.1 总体方案

我国目前企业的大量的普通车床的存在，如果都舍弃的话，势必会造成大量的浪费现象。所以，要对普通车床进行升级改造。但普通机床在改造时，并不是为了盲目的追求高端、高效的数控化，而不考虑经济实力，所以普通机床在进行数控化改造，进行总体方案设计时，要在保持基本的生产要求和生产效率的基础上，对普通的机床尽量做出最佳的改造，也就是说改造的结构部分其实是越少越好，从而在减少企业成本的同时，也能够尽量的保持机床的功能和作用。

数控机床是由三部分组成的，包括机床、数控系统和外围技术。之所以要对普通机床进行数控化的改造，主要的目的就是实现普通机床的数控化操作，让机床在设定好的数字程序下实现自动化的操作，而不是再向以前一样，处处都需要人为的来参与，以达到提高生产效率和降低人工成本的目的。因此，普通机床的数控化改造，重点就在于要将普通机床改成数控化的、自动化的机床加工。这就需要解决一个非常关键的问题，那就是把手动控制的一些操作改造成自动化控制的一些操作，在信息化系统的控制下，完成机械和零件的自动的加工和高效的加工。下面是经过分析之后，所确定的对于普通车床的总体的改造方案。

在对一些普通车床进行数控化改造时，把要加工的机械或零件的加工程序输入到信息化的控制系统当中，当信息系统在对输入的程序进行理解和加工之后，就会发出指令，这个由控制系统发出的命令就会通过专用的接口传输到步进电动机，电动机在接到命令之后，其齿轮就会降低速度，进而带动滚珠丝杠的转动，螺母则会带动刀架开始直线移动，这样就实现了纵向和横向的自动进给运动。如图1中所示。

2.2 数控改造的主要结构

2.2.1 数控系统

数控机床的价格之所以会比较高，和数控系统的性能以及档次是有直接关系的。数控系统从功能上可以分成低中高三档，中高档系统的功能是比较齐全的，性能也是更好的，但价格一般偏高，大约在5万元左右。如华中I型、Fanuc型。为了节省开支考虑，在进行数控系统改造时，可以选择价格比较低的LBNC-2T型数控车床系统，这个系统的主控单元是8031单片机，而且编程格式也是符合国际标准的，三排数码管会显示出程序字符和两个轴的动态坐标情况，所具有的功能也是比较多的，比如可以自动换刀、自动加工、车螺纹等，是在普通机床改造中，功能比较多的数控系统。

2.2.2 纵向（Z向）进给系统

①设计思路。因为机床的纵向进给系统主要是要带动大拖板进行左右方向的纵向移动。为此，一般情况下，步进电动机会安在纵向丝杠的右端。可以选用的是110BC-380C型的步进电动机，为80-300V的三相电压，6A的电流，步距角1.5°/0.75°，转距9.8N/m。

②改造步骤。将普通机床的丝杠和溜板箱拆下来，同时也把丝杠右边的支撑座拆下，不再让丝杠和主轴箱之间产生传动。然后再车削两个一长一短的轴套，长的轴套用来连接丝杠左端和左端的支撑座，短的轴套则用来把丝杠右端和电机的旋转轴进行连接;一些需要使用的配件和零件，如螺母等要根据改造后的要求进行加工，让其符合安装要求。在需要安装的部件安装完之后，一定不能忘了要进行检查，对有缺陷的地方进行调整，以保证正确性。

3  横向（X向）进给系统

3.1 设计思路

和纵向进给运动相对应的是横向的进给系统，横向进给系统主要是為了让刀架可以横向运动。选用的是110BF-003型步进电动机，三相电机80-300V，电流6A，步距角1.5°/0.75°，转距7.84N/m。

3.2 改造步骤

在改造横向进给运动系统时，要把普通机床的小拖板、刀架和滑动丝杠都拆下来;车削一根定位芯轴，以及一根手动轴，把定位芯轴定位好之后，用其来替代原来的手动轴，连接住滚珠丝杠。同时，也要车削两个连接套，用来连接电机旋转和手轮轴;将大拖板上和螺母不符合的的部位铣去;利用车床主轴和尾座将螺母套安装到丝杠上，再利用锁紧螺母进行预紧，消除间隙;在总的安装完成之后，用垫片调整螺母上下的位置，让其传动平稳。

4  刀架

4.1 设计思路

对普通机床进行数控化改造的一个重要目的就是要实现机床自动换刀。所以可以选择多功能的四方刀架，它不仅结构较为简单而且还很实用，可以完成多种加工的换刀，比如粗、精车、螺纹车和切槽（断）等。刀架的转位则由三相异步电动机来作为驱动。

4.2 改造步骤

拆下原来的手动刀架;将其换成电动刀架，并在把刀架旋转45°之后，安装到小拖板上。在安装完成之后，采用MDI功能来进行换刀，以检验安装的情况的好坏。需要说明的是，一定要看看电源有没有反接情况，如果有的话，一定要及时更正。

5  编码器

5.1 设计思路

为了保障在加工时的吃刀不乱扣，必须要安装编码器。编码器可以选择ZJE-38A型（1200）光电编码器。

5.2 改造步骤

把普通机床的挂轮拆下来，另外加工两只67齿和90齿的挂轮;增加一只中间继电器，由电门锁开关来控制机床的电源;在电动刀架三相电源的进线处加装快速熔断器和热继电器（2.5A），以保证电动刀架在工作时的安全性。

6  结束语

科技的不断发展和进步也体现在了各行各业的生产中，尤其是企业所使用的机床，在当前的条件下，要不断的进行改进，以保证加工出来的产品的质量和档次，但目前来看，普通机床加工出的产品的不足越来越暴露出来，如品种较少、质量较低、成本比较高，以及生产周期长的不足，这使得这些产品无论是在国内市场还是在国际市场，都缺乏足够的竞争力，不仅会造成产品的滞销，影响企业的生产效益，更严重影响到了企业未来的生存和发展，所以，在当前很多企业还没有足够的实力购买全新的数控机床的情况下，必须要采取有效的技术对现有的普通机床进行数控化的改造，以提高机床的数控化率和企业的竞争力，帮助企业更好的应对市场竞争，并进一步推进我国现代化工业的进程。

参考文献：

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